互惠——你撓我背，我撓你背——長期以來被認為是友誼和其他親密關係的標誌之一。在非人類靈長類動物的世界中，“撓背”是字面意義上的。猴子輪流互相梳理毛髮，作為一種衛生和社會聯絡的形式。
一項引人注目的新研究表明，這種輪流行為是隨著時間推移精確校準的。這是一種經過計算的互惠，它使用複雜的腦回路在單個神經元層面跨大腦中截然不同的部分追蹤社會投入。《自然》雜誌 3 月 13 日發表的這篇論文首次展示了當猴子從事日常猴子活動而不是狹窄的實驗室任務時，社會行為是如何在大腦中編碼的。它還揭示了支援其他形式社會行為（如提供支援）的類似大腦處理。“我們的研究結果揭示了一個高度分散式的社會動態神經生理賬本，這是一個潛在的計算基礎，支援包括我們自己在內的靈長類動物社會的社群生活，”作者寫道。
共同主要作者卡米爾·泰斯塔德說：“直到最近，包括人類在內的靈長類動物的所有神經科學研究都是在高度受限的環境中進行的。”泰斯塔德現在是哈佛大學的博士後研究員，並將於 7 月成為那裡的初級研究員。相比之下，這項新研究是泰斯塔德在賓夕法尼亞大學神經科學家邁克爾·普拉特的學生期間的博士論文的一部分，研究包括在三種不同情況下，在其家庭圍欄中的實驗室中觀察雄性和雌性獼猴夫婦兩個半小時：雄性單獨存在，雄性與其長期伴侶雌性在一起，以及當鄰居可見時，這對夫婦在一起。泰斯塔德說，這既是一種更自然的設定，也是一種更合乎倫理道德的設定，因為它比傳統研究的侵入性更小。
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該團隊使用非常小的無線資料記錄器和一個食品和藥物管理局批准的植入物（該植入物在人類中用於腦機介面應用），收集了雄性猴子大腦中數百個單個神經元活動的資訊。這些神經元位於代表資訊處理通路相對兩端的兩個大腦區域：顳下皮層（處理視覺處理的中間步驟）和前額葉皮層的一部分（結合情境資訊以支援諸如決策等高階思維）。
研究人員預計視覺區域的大腦反應與前額葉皮層的大腦反應會非常不同，但這兩個區域表現出非常相似的活動。“它非常清楚地被動物當前的行為和它們的社會背景所分離和結構化，”泰斯塔德說。“這些神經元跟蹤我現在在做什麼，我和誰一起做，當我做這件事時周圍有什麼人，我與我的伴侶互動了多少，他們給了我多少，以及我給了他們多少。”
“坦率地說，這些都是非凡的發現，”心理學家羅伯特·塞法斯說，他是賓夕法尼亞大學的榮譽教授，他花了數十年時間研究靈長類動物的社會行為，併為這項新研究提供了諮詢，但沒有直接參與研究。“如此微妙複雜的社會行為的神經基礎以前從未被記錄下來。”
泰斯塔德和她的同事研究了構成典型獼猴行為的特定互動形式，例如社會支援和梳理毛髮。例如，經過一個多月的實驗並收集了大約 20,000 秒的猴子夫婦梳理毛髮的時間資料後，最終一隻動物接受梳理毛髮的時間比另一隻動物只多出 50 秒。
當研究人員透過直視猴子的眼睛來模仿獼猴的攻擊性行為時，正如預期的那樣，雄性動物變得激動和略帶攻擊性。但是，當雌性伴侶在場時，這種反應得到了緩和，這表明了擁有社會盟友的緩衝作用。當威脅傳遞給雌性而不是雄性時，雄性的表現就好像威脅是傳遞給他的一樣，這種反應與我們的同理心能力有關。此外，猴子的大腦清楚地記錄了鄰近猴子的存在，即使給定的猴子沒有與它們互動。泰斯塔德將這種反應比作我們非常人性化的傾向，即注意到我們喜歡的人何時進入房間，即使我們正在與其他人交談。
牛津大學的認知神經科學家馬修·拉什沃思沒有參與這項研究，他稱讚這項研究“令人印象深刻”，無論是其技術進步還是其發現。“這就像神經元正在跟蹤社會信用和借記的登記，”他說。
魁北克拉瓦爾大學的神經科學家、該研究的共同主要作者塞巴斯蒂安·特倫布萊說，目前尚不清楚這項研究中發現的神經元是否是社會行為的來源，以及它們的功能障礙可能意味著什麼，但這些發現可能有助於解釋同理心如何在諸如精神病理學等情況下崩潰。“這種賬本可能會以數百萬種方式被破壞，以及這如何導致兩個人之間的衝突，”特倫布萊說。“如果我們不瞭解大腦最初是如何產生社會認知，以及大腦中的神經元如何真正使這些複雜的行為發生，我們將無法解決與社會功能障礙相關的問題。”